基于多基站异构网络中可伸缩视频的多播资源分配及传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多基站异构网络中可伸缩视频的多播资源分配及传输方法，其特征是包括：1对所述网络中的基站进行分组；2将被传输的视频流分割成基础层和加强层；3基站控制中心为每个视频层选择一个合适的传输方案；4系统根据用户接收到视频层的层数来计算整个系统的效用值。本发明专利技术能有效利用频谱资源，增加整个系统的效用值，有效提高网络环境整体的吞吐量，从而为用户提供到更好的视频服务质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，具体的说是一种多基站系统中可伸缩视频的多播资源分配、功率分配及传输方法。
技术介绍
随着电信技术的发展，3G和4G技术已经被用于视频点播，在线视频，在线游戏IPTV等等，下一代无线通信技术5G面向2020年无线移动网络整体需要具备1000倍的移动流量提供能力，单位面积吞吐量需要达到目前4G的1000倍甚至更高(100Gbps/km2以上)。其中视频服务占据79％的市场总流量。所以，为了提高蜂窝网络的整体性能，提高日益短缺的频谱资源利用率，满足设备对传输速率的需求的相关技术成为当前技术研究的热点。为了合理的分配视频多播组的有限资源，在下一代移动通信网络中解决视频多播中资源分配的两个关键性技术：自适应调制编码技术(Adaptivemodulationandcoding，AMC)和可伸缩视频编码(ScalableVideoCoding，SVC)技术，使得网络环境内的移动设备的接收到更好的视频质量，提高系统的整体效用。LiPL，ZhangHH，ZhangBH，etal..Scalablevideomulticastwithadaptivemodulationandcodinginbroadbandwirelessdatasystem[J].IEEETransactionnetworking，2012在基于可伸缩视频多播的自适应调制编码的模型基础上提出了动态规划算法来求解资源分配的最优解，但是其复杂度较高，在实际的传输中并不能达到实时性的要求。而且所有以上的研究成果都是在单基站系统下，即一个区域内的用户只能被一个基站所覆盖，所以性能并不能得到有效的提高。BurchardtH,HaasH,etal..Multicellcooperation:evolutionofcoordinationandcooperationinlarge-scalenetworks[C].IEEEMWC,2013提出了一种分布式协作控制的多基站系统，在该系统中每个基站能够协作的为小区的边缘用户提供数据服务并且能够独立的选择自己的数据传输方案，并且为了更好的协作进行数据传输，但是不能完全解决有些边缘用户不能够接收到传输数据。LiJ，BaoZM，ZhangCX，etal..ScalableVideoMulticastwithJointResourceAllocationandAdaptiveModulationandCodingoverMultipleBaseStationNetworks[C].IEEEInternationalConferenceonNetworking，SensingandControl(ICNSC)，TaipeiApril2015:134-139.中的分层视频多播中只是提到资源粒子的分配，没有考虑到功率分配，很多边缘设备由于信道质量差，可能无法接收信号，导致系统的整体效用函数值很低。
技术实现思路
本专利技术为克服现有技术存在的不足之处，提供一种基于多基站异构网络中可伸缩视频的多播资源分配及传输方法，以期能有效利用频谱资源，增加整个系统的效用值，有效提高网络环境整体的吞吐量，从而为用户提供到更好的视频服务质量。本专利技术为达到上述专利技术目的采用如下技术方案：本专利技术一种基于多基站异构网络中可伸缩视频的多播资源分配及传输方法的特点是，所述多基站异构网络是由服务器、基站控制中心BSC、K个基站、N个用户组成；在所述多基站异构网络中，K个基站使用不同的频段来传输数据；第i个用户能够接收到任意一个基站传输过来的数据，1≤i≤N；假设基站要传输S个视频流给N个用户，且Ns个用户需要订阅S个视频流中的第s个视频流，1≤s≤S；则基站控制中心BSC是按如下步骤进行S个视频流内的资源粒子的分配及传输：步骤1、令所述基站控制中心BSC将K个基站进行分组，得到若干种分组方案，所述分组方法为基站之间的任意组合；步骤2、所述服务器中视频编码器将所述S个视频流中的每个视频流分割成一个基础层和L个加强层，并通过光纤传输给所述基站控制中心BSC；其中，令所述第s个视频流的第l个视频层的传输速率为1≤l≤L+1；步骤3、令所述基站控制中心BSC的调制编码方式为MCS＝{MCS1,MCS2,...,MCSm,...,MCSM本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多基站异构网络中可伸缩视频的多播资源分配及传输方法，其特征是，所述多基站异构网络是由服务器、基站控制中心BSC、K个基站、N个用户组成；在所述多基站异构网络中，K个基站使用不同的频段来传输数据；第i个用户能够接收到任意一个基站传输过来的数据，1≤i≤N；假设基站要传输S个视频流给N个用户，且Ns个用户需要订阅S个视频流中的第s个视频流，1≤s≤S；则基站控制中心BSC是按如下步骤进行S个视频流内的资源粒子的分配及传输：步骤1、令所述基站控制中心BSC将K个基站进行分组，得到若干种分组方案，所述分组方法为基站之间的任意组合；步骤2、所述服务器中视频编码器将所述S个视频流中的每个视频流分割成一个基础层和L个加强层，并通过光纤传输给所述基站控制中心BSC；其中，令所述第s个视频流的第l个视频层的传输速率为1≤l≤L+1；步骤3、令所述基站控制中心BSC的调制编码方式为MCS＝{MCS1,MCS2,...,MCSm,...,MCSM}；MCSm表示第m种调制编码方式；所述M种调制编码方式MCS是按照消耗的资源粒子数从大到小排列而成的，1≤m≤M；令基站控制中心BSC对第s个视频流的第l个视频层的功率分配方案为第n种功率值Pn；1≤n≤D；D表示所述功率分配方案的总数，所述D种功率分配方案所对应的D种功率值是按照消耗的功率从小到大排列的；步骤4、所述基站控制中心BSC以min{t·p}原则，为所述第s个视频流的基础层选择相应的调制编码方式、功率分配方案和传输的基站，从而使得Ns个用户都能接收到所述第s个视频流的基础层；进而使得所有用户都能接收到所述S个视频流的基础层；t表示第s个视频流的基础层所消耗的资源粒子数；p表示第s个视频流的基础层所消耗的功率；步骤5、利用遗传算法为所述S个视频流的每个加强层选择相应的调制编码方案、功率分配方案及传输的基站；从而完成实现S个视频流内资源粒子的分配；步骤6、所述K个基站根据每个视频层分配的调制编码方案，并按照各个视频层的传输速率，通过消耗一定的资源粒子数和功率，从而向N个用户传输相应的视频层，进而完成S个视频流的传输；步骤7、利用式(1)计算N个用户的效用值之和U：目标函数：约束条件：Σs=1SΣl=1L+1Σjs,lJs,lPl,js,ls≤P---(3)]]>Σs=1SΣl=1L+1τl,ms≤T---(4)]]>式(1)表示N个用户的累计效用函数值；式(1)中，ri表示第i个用户的累计速率；U(ri)表示第i个用户的效用函数值；式(2)表示每个视频流的每一层只能用一种编码调制方案进行传输，式(2)中为编码指示函数，表示当第s个视频流的第l个视频层使用第m种调制编码方式MCSm进行传输时，编码指示函数为1，否则，编码指示函数为0；式(3)表示传输S个视频流的基础层和加强层时，分配在每个子载波上的功率的总和不能够超过发射的总功率P；式(3)中，js,l表示传输第s个视频流的第l个视频层所占用的子载波，表示传输第s个视频流的第l个视频层时，分配在子载波js,l上的功率；式(4)表示传输S个视频流的每个视频层消耗的资源粒子数目总和不能多于整个网络自身所拥有的资源粒子数T；式(4)中，表示第s个视频流的第l个视频层在传输速率下使用第m种调制编码方式MCSm进行调制编码时所消耗的资源粒子数。...

【技术特征摘要】
1.一种基于多基站异构网络中可伸缩视频的多播资源分配及传输方法，其特征是，所述多基站异构网络是由服务器、基站控制中心BSC、K个基站、N个用户组成；在所述多基站异构网络中，K个基站使用不同的频段来传输数据；第i个用户能够接收到任意一个基站传输过来的数据，1≤i≤N；假设基站要传输S个视频流给N个用户，且Ns个用户需要订阅S个视频流中的第s个视频流，1≤s≤S；则基站控制中心BSC是按如下步骤进行S个视频流内的资源粒子的分...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎洁，唐成，李奇越，张陈香，储宝玉，范海龙，李伟，
申请(专利权)人：肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34